Введение к работе
Актуальность проблемы. В нашей стране и за рубежом уделяется серьезное внимание разработке технических средств и технологий вторичного вскрытия продуктивных пластов нефтегазовых скважин. Проведение перфорационных работ является заключительный этапом строительства сквахин, и от того, насколько качественно н эффективно они проведены, зависит, как долго и продуктивно будет работать скважина.
В практике проведения перфорационных работ в промышленных масштабах применяется кумулятивный, пулевой и гидропескоструйшй методы. Наиболее широкое применение из перечисленных получил кумулятивний метод. Этот метод, имеющий ряд неоспоримых достоинств, в то же время обладает некоторыми ограничениями я недостатками, основными из которых являются: воздействие ударной волны на элементы крепления сквазины, приводяцее к деформации и нарупенив целостности обсадных труб, возникновению трещш значительной протяженности в цементном каине, а также уплотнению горных пород я снижению их фильтрационных свойств в прискважинной зоне пласта. Все это влечет за собой возникновение заколонных перетоков и снижение продуктивности скважины.
В сложных геолого-технических условиях, когда в эксплуатации вовлекаются маломощные пласты с подошвенной водой и объекты, где нефтеносная часть пласта отделена от водо- или газоносной тонкой, неустойчивой перемычкой, сохранение качества разобщения при проведении вторичного вскрытия приобретает первостепенное значение. Поэтому для подобных условий необходимо применение специальных
-ч-технологий и технических средств, обеспечивающих проведение вторичного вскрытия без нарушения целостности элеиентов креплешю скваяшш. Способами щадящей перфорации, не нарушающей достигнутого при креплении уровня качества разобщения продуктивных пластов, являются: кислотное растворение размещенных в фильтре обсадной колонны заглушек из легких ыеталлов, прорезание продольных щелей устройством с дисковыми резцами, установленными на колонне. НКТ или трубах малого диаметра, сверление боковым керноотборникои. Однако эти метода обладают рядом технических и технологических ограничений, существенно снияавдих эффективность работ по вторичному вскрытию в указанных условиях.
Цель работы. Исследование возыозкности создания перфорационных каналов без ударного воздействия на элементы крепления сквагины и горные породы продуктивного пласта и разработка технологии и инструмента "щадящего" вскрытия аппаратурой на каротажной кабеле.
Основные задачи исследования.
Исследование процесса высверливания сплошным забоем перфорационного канала в стенке обсаженной скваышы.
Выбор и обоснование основных параметров аппаратуры для сверления перфорационных каналов.
Разработка специального инструмента для сверления сплошным забоем.
Разработка методики контроля и регистрации процесса формирования перфорационного канала сверлением.
Промышленное внедрение технологии вторичного вскрытия сверлением, оценка эффективности и определение области ее оптималь-
-5-ного применения, совершенствование аппаратуры и технологии.
Научная новизна.
-
Экспериыентальнши работами на стенде и в скважинах с ис-пользованиеи сверлящих керноотборников СКМ-8-9, спускаемых на кабеле, показано, что одним из методов, способных, в отличие от кумулятивного, пулевого и гидропескоструйного, обеспечить вторичное вскрытие без нарушения целостности элементов крепления скваиш и фильтрационных свойств пород пласта, является создание перфорационных каналов путем сверления металла обсадных труб, цементного камня и горной породы.
-
Теоретическими и экспериментальными исследованиями выявлено, что в рамках технологически целесообразной величины перфорационных каналов и энергетических возмояностей электропривода, питаемого по каротажному кабелю большой длины, для обеспечения сверления сплошным забоем металла, цементного камня и горной порода диаметр инструмента должен быть 15 мм. При этом необходимая величина коэффициента совершенства сквахины ф=0,8-0,9 достигается направленным размещением 2-5 каналов длиной 0,025-0,050 и в плоскости перпендикулярной оси скважины с плотностью 5-13 плоскостей на метр пласта.
-
Установлено, что ограниченные возможности электропривода обуславливают, в отличие от практики, принятой в машиностороекии, необходимость применения режима с фиксированным уровнен осевой нагрузки, обеспечивающего эффективную работу разрушающего инструмента в условиях меняющейся забойной ситуации при сверлении канала в стенке обсаженной скважины. Установлены зависимости механической скорости, крутящего момента, потребной на сверление мощ-
-tf-
ности от осевой нагрузки и размеров основных угловых параметров. Обоснованы оптимальные значения основных угловых параметров а=7; р=Я4; 2ф=1Ю, обеспечивающих получение высоких механически скоростей при условии сохранения целостности инструмента.
4. Выявлены закономерности изменения скорости проходки и тока нагрузки при последовательном сверлении сред, составляющих стенку обсаженной скважины. Впервые в практике перфорационных работ разработана система и технология регистрации параметров проходки и тока нагрузки, метод интерпретации получаемых данных для технологического контроля и документирования диаграммным материалом каздого перфорационного канала в создаваемом рассверливанием скванинном фильтре.
Основные защищаемые положения.
-
Результаты теоретических, экспериментальных и промысловых исследований, определящих возможность проведения вторичного вскрытия без нарушения целостности элементов крепления скваяины путем сверления металла обсадных труб, цементного камня и горной породы аппаратурой на кабеле.
-
Результаты исследования процесса сверления горных пород, цементного камня, металла обсадшх труб сплошным забоем специальным инструментом в пределах энергетических возможностей электропривода, питаемого через каротагный кабель большой длины.
-
Установленные закономерности изменения скоростей проходки инструмента и тока нагрузки привода при создании перфорационного канала сверлением в различных забойных ситуациях.
Практической ценностью работы является разработка и широкое промышленное внедрение сверлящих перфора-
- r-
торов (ПС-ІІ2, ПС-ІІ2М, ПС-П2/70, МУО-І) и методики перфорации нефтегазовых обсаженных скваашг ыетодои сверления, что позволило повысить эффективность и качество проведения работ по вторичноиу вскрытию в сложных геолого-технических условиях.
Реализация в п р о ц ы'ш ленности. Раз- -работавшая технология по вторичноиу вскрытию продуктивных объектов сверлящими перфораторами нашла широкое прииенение в производ-ствегашх организациях Татарстана, Башкортостана, Западной Сибири, Республики Коии, ПерискоЯ и Кзгйбышеской областей. Геофизичесгаши организациями этих регионов аппаратурой ПС-ІІ2 успешно проведены работы в более чей 2000 скважинах.
Производственные организации обеспечены методическими рекомендациями по проведению работ сверлящими перфораторами ПС-ІІ2.
Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались на научно-технической конференции "Развитие геологоразведочных работ на территории деятельности нефтяников Татарии в Западной Сибири" (Альметьевск, 1986 г.); Всесоюзной совещании "Техника и методика прострелочно-взрывных работ в скважинах" (Ходыженск, 1988 г.); научно-практической конференции геофизиков Башкортостана "Использование геоло-го-геофизкческих методов при поисках, разведке и эксплуатации месторождений полезных ископаемых в Республике Башкортостан" (Октябрьский, 1ЭЭ4 г.); Международной геофизической конференции и выставке (Санкт-Петербург, 1995 г.); заседаниях Ученого совета ВНИИГИС (1989-1995 Г.Г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе получены два авторских свидетельства.
-6-
Объем работы. Диссертация общий объемом 177
страниц содержат введение, шесть глав, основные вывода и рекоыен-дации, 5 таблиц, 47 рисунков, список использованной литературы, насчитывавдий 98 наименований.